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地特三等申論題 110年 [農業技術] 作物育種學

第 一 題

📖 題組:
請試述下列名詞之意涵:(每小題 5 分,共 25 分)
📝 此題為申論題,共 5 小題

小題 (一)

Introgression

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看到「Introgression(基因流滲)」,首先應聯想到「回交育種法」。作答時需明確給出定義(特定基因轉移至另一基因組),列出操作步驟(雜交+多次回交+選拔),並舉出野生種基因導入栽培種的實務例子(如抗病基因轉移)以展現育種實務概念。

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「基因流滲(Introgression)」指透過種間或品系間雜交後,再與其中一個親本進行多次反覆回交(Backcrossing),將供體親本的少數特定基因(如抗病、抗逆境基因)轉移並永久整合入受體親本(輪迴親)基因組的遺傳學過程。 實務操作與特徵包含: (1) 雜交與回交:供體親本與輪迴親本雜交產生 F1 後,將帶有目標基因的後代反覆與輪迴親本交配(通常需 6-8 代),以逐漸恢復並純化輪迴親本的遺傳背景。

小題 (二)

Robertsonian translocation

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看到「Robertsonian translocation」,應立刻聯想其核心機制「著絲粒融合(Centric fusion)」及發生對象「近端著絲粒染色體」。答題時需點出其造成染色體數目減少但主要遺傳物質不變的特性,並結合育種實務,說明其在染色體工程中(如小麥遠緣雜交)導入外源優良基因的應用價值。

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「Robertsonian translocation(羅伯遜易位,又稱著絲粒融合 centric fusion)」指兩條近端著絲粒染色體(acrocentric chromosome)在著絲粒或其附近發生斷裂後,兩條長臂相互融合形成一條大的中著絲粒染色體(metacentric chromosome),而兩條短臂則融合成微小染色體(通常不具重要基因,且易在細胞分裂中遺失)的染色體結構變異現象。 特徵包含: (1) 染色體數目減少:因微小染色體遺失,細胞染色體總數減少,但核心遺傳物質總量幾乎無減損,個體表現型常維持正常。

小題 (三)

Emasculation

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看到「Emasculation」應直覺聯想到「去雄」,即在母本開花前去除或破壞雄蕊的技術。答題重點在於精確定義、核心育種目的(防止自花授粉),並必須列舉實務上的操作方法(物理、化學、遺傳機制)以及具體作物的應用實例(如水稻、玉米)。

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「去雄(Emasculation)」指在植物開花或花粉成熟前,以人工或非人工方式移除、破壞母本植株之雄蕊或使其花粉失去活力的過程。 其特徵與實務應用包含: (1) 育種目的:確保母本不會發生自花授粉,以利後續接受特定父本的花粉進行人工授粉,確保獲得純度 100% 的雜交種子(F1)。

小題 (四)

High-throughput sequencing

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看到「High-throughput sequencing」,應先點出其同義詞「次世代定序(NGS)」,給出能平行、大量定序DNA的精確定義。接著條列其技術特徵(速度快、成本低、依賴生資分析),最後務必結合育種實務(如開發SNP標誌、基因組選擇)並舉出具體作物實例以符合育種學考點。

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「High-throughput sequencing」(高通量定序),又稱次世代定序(Next-Generation Sequencing, NGS),指能夠在單次反應中同時對數百萬到數十億條DNA分子進行大規模平行定序的技術。 特徵包含:(1) 大規模平行化,定序速度極快且單位成本大幅降低;(2) 產出海量遺傳數據,需高度依賴生物資訊學進行序列組裝與比對;(3) 具備高靈敏度與解析度,能精準偵測單核苷酸多型性(SNP)、插入缺失(InDel)與結構變異。 實務育種應用為:快速解碼作物的全基因組序列、開發大量高密度分子標誌,並廣泛應用於全基因組關聯分析(GWAS)及基因組選擇(Genomic selection)。例如在水稻育種中,利用高通量定序技術(如測序分型 GBS)快速篩選大量種原庫中的耐旱或抗病SNP標誌,從而實現精準的標誌輔助選拔,大幅縮短育種世代與提升選拔強度。

小題 (五)

Hybridization barrier

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看到「雜交障礙(Hybridization barrier)」,應優先回想遠緣雜交的生殖隔離機制。答題時需先給出明確定義,接著以「受精前」與「受精後」分類說明學理機制,最後務必結合育種實務,提出對應的克服技術(如胚拯救、染色體加倍)與具體作物實例以獲取高分。

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【破題】 「雜交障礙(Hybridization barrier)」係指在遠緣雜交(物種間或屬間)過程中,阻礙兩親本進行有效交配、受精,或導致無法產生具生殖能力之正常後代的各種生物學與遺傳學機制。 【論述】

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